航站楼大面积异形金属屋面防雷施工技术_项龙康.pdf

37INSTALLATION2023.6Electromechanical Installation 机 电 安 装项龙康 嵇雷 董一博 周天宇（中建安装集团有限公司南京公司 南京 210046）摘 要：航站楼金属屋面面积大，且周边空旷，遭受雷击的几率很高，有更高的防雷要求。本文结合南京禄口国际机场T1航站楼改扩建工程实际情况，对大面积异形金属屋面防雷施工技术进行了分析总结，设计了一种屋面避雷带金属夹具，通过浪涌保护装置以及防雷监控系统，提升了防雷系统的安全性与整体信息化程度，为类似工程提供了借鉴。关键词：航站楼 金属屋面 防雷施工中图分类号：TU856 文献标识码：B 文章编号：1002-3607（2023）06-0037-04航站楼大面积异形金属屋面防雷施工技术1 工程概况南京禄口国际机场T1航站楼改扩建工程，工程主体利用现有结构，指廊为拆除新建，总建筑面积约16万m2。航站楼内部空间根据使用功能和集中办理票务、分散等候流程进行设计，布置国内、国际候机厅、一等候机厅、商务、国内、国际入境旅客、行李认领厅、行李分拣厅、办公、业务及维修相关的设备机房等。屋面采用大跨钢屋盖，耐火等级为一级。2 项目重点难点禄口国际机场T1航站楼屋顶造型取自“江潮连海平”的设计元素，即呈波浪型，屋面使用金属板材，需要有效解决避雷带在异形金属屋面上的牢固固定，且不能损伤屋面金属材料，既有效防雷，又不损伤结构材料，保障金属屋面达到延长使用寿命的目的。航站楼地处开阔地带，屋面面积大，一方面容易遭受雷击，另一方面内部设置敏感弱电系统，对防雷有较高的要求，需要从技术上加以防范雷电灾害。3 施工技术要点3.1 接闪器施工避雷带作为应用在金属屋顶上的接闪器，应在接地装置和引下线施工后安装，并与引下线电气连接。避雷带不能与其他电线、通信电缆和信号电缆连接。如果其他电气、通信线路与设计文件中的避雷带重叠，应重新规划线路的排布路线，避免交叉，以免在雷雨天气发生避雷带影响线路1。3.1.1 接闪器支架安装在安装避雷带支架之前，应当做好放线测量工作，保证安装的支架排列整齐、排列均匀，安装要牢固可靠，每个固定支架能承受49N的垂直拉力。针对立边咬合的异形金属屋面，设计了一种特制的安装夹具作为可调节固定支架（见图1），此种支架做了防松处理，既能和金属屋面完美匹配，又能满足金属屋面不同走向的需求。3.1.2 接闪器安装（1）利用支架上的夹具固定避雷带，对避雷带连接处的搭接进行焊接，焊接搭接长度满足规范的要求。同时焊缝应饱满无遗漏，焊接部分做好防腐处理。图1 特制避雷带支架图ANZHUANG2023年第6期38机 电 安 装 Electromechanical Installation（2）避雷带焊接完成后统一调整，保证位置正确、平正顺直、无急弯。随后拧紧夹具固定螺栓，确保避雷带安装牢固可靠、电气导通。（3）避雷带在建筑物伸缩缝处应做U形弯头处理（见图2）。对于安装有金属盖罩的女儿墙，直接利用金属盖罩作为接闪器，金属盖罩分断处需要进行跨接处理，宜选用可弯曲的导体，固定跨接导体的螺栓接头需进行耐腐蚀处理2。3.2 内部防雷施工建筑物的防雷包括外部防雷部分和内部防雷部分。SPD（浪涌保护装置）作为内部防雷的组成部分之一，主要用于减小和防止雷电电流对保护空间的电磁效应。其适用于交流50Hz/60Hz，额定电压为220V/380V的供电系统中，对间接雷电和直接雷电或其他瞬时过压的电涌进行保护。3.2.1 施工准备（1）低压配电系统安装浪涌保护装置前，应检查配电系统接地类型、浪涌保护装置安装位置、浪涌保护装置后备过流保护安装位置和浪涌保护装置两端的连接线位置。（2）低压配电系统浪涌保护装置的安装和布置应符合工程设计文件的要求和现行国家标准GB 16895.22-2004、GB/T 18802.12-2014和GB 50057-2010的有关规定。3.2.2 浪涌保护装置（SPD）安装（1）当建筑物有外部防雷装置时，室内主配电箱上安装的浪涌保护装置应采用I类分类试验的浪涌保护装置。低压配电系统的浪涌保护装置主要参数如下：冲击电流不应小于25kA（10/350s），电压保护水平不应大于2.5kV，最大持续运行电压应根据低压配电系统的接地形式选取（见图3）。1-螺栓接头；2-可弯曲的导体；3-金属盖罩。图2 U形弯头处理详图图3 室内总配电箱上安装的SPD参数配置图根据GB 50057-2010和GB 50343-2012的相关要求，建筑物的电源进线处应选用T1级别的SCB+SPD，产品型号为：GP-BP/B25/4P+GPU1-B25/4P（三相TN-S选用数量为4片，三相TN-C选用数量为3片）。若此处电源线路全部有良好屏蔽（穿金属管、埋地）进入，可选用GP-BP/C80/4P+GPU1-C80/4P。（2）如果浪涌保护装置不带热跳闸装置，应在故障状态为短路的浪涌保护装置前端加装熔断器、热熔线圈或断路器，以提供后备过流保护。（3）当低压配电系统中安装的级浪涌保护装置和被保护设备不满足条件时（级浪涌保护装置有效电压保护等级低于设备过电压额定值；级浪涌保护装置与被保护装置之间的线路长度应小于10m；建筑物内部不存在雷击或内部干扰源产生的电磁干扰），可直接在配电箱或靠近被保护设备的设备前端安装级浪涌保护装置进行保护。第级SPD无法满足上述条件时，应安装第级保护3。3.3 防雷环境预警监测系统安装防雷环境预警监测系统简称防雷监测系统。该系统可建立可追溯的智能监测平台，在线连续监测大气电场强度，实时测量并记录地面静电场值和变化率。通过数据处理，可在雷击发生前530min发出雷击预警报警信号，实现三级雷击报警连续启动。实现远程控制、统计等多种管理任务，将被动防雷网络升级为可视化、主动智能防雷网络。因此，对其安装和施工要求精度极高。3.3.1 图纸深化施工图深化阶段需要将防雷监控系统架构与建筑平面321SCBSPDT1/T2低压配电柜（总配电柜）39INSTALLATION2023.6Electromechanical Installation 机 电 安 装图相结合，根据SPD与被保护的设备之间的关系核实分级配置是否满足规范要求4。根据各协议通讯距离的限制，核实通讯主机与各分配电箱之间的实际路由长度，确定是否需要调整通讯方式，选择RS-485、以太网、光纤或者是无线路由。3.3.2 雷击环境监测系统末端元器件配置与安装将SCB、SPD和雷击环境检测器组合使用，搭建起雷击环境监测系统末端感知层。根据低压总配电箱、各分配电箱具体所在位置及所需监测数据的要求，对SCB、SPD和雷击环境检测器进行配置（见表1、表2）。3.3.3 数据采集器安装与组网SCB、SPD和雷击环境检测器的保护和监测数据需要通过数据采集器，将数据进行统一编码发送至电脑主机。数据采集器受通讯距离的限制，应就近安装在分配电间或者安装在被监测的多个分配电箱中心位置。数据采集器应单独配置AC220V电源，至各分配电箱检测模块采用RS-485通讯、运用工业化Modbus协议进行数据传输，数据采集器至串口通讯服务器通过TCP/IP以太网通讯。数据采集器组网方式见图4。3.3.4 接地电阻在线检测平台安装在线接地电阻检测仪专门用于监测接地引下线的连接情况和电阻值。在不影响防雷接地效果和设备正常运行的前提下，应采用线路法和三极法在线测量电阻值。利用接地电阻智能监测箱实时监测被测点E处的接地电阻值，增设两处辅助测试点C和P。其中C点为电流探针、P点为电位探针，C点和P点间距20m（见图5）。3.3.5 雷电峰值检测器安装在屋面无遮挡的空旷位置安装雷电峰值检测器的固定支架，支架应能承受0.7kN/m2的基本风压。在经常发生台风和11级强风的地区，应增加固定支架的尺寸。该探测器采用罗氏线圈作为闪电电流采样传感器，实时测量瞬时闪电电流。检测器需要外接DC12V电源，通过RS485接口与电脑主机通讯。雷电峰值检测器见图6。4 结语本工程在研究金属屋面型材的基础上设计了一种金属夹具，一端可以夹住圆钢避雷带，一端可以牢固夹住屋面结构，提高了避雷装置的咬合力，同时增强了整个系统的抗风能力。通过增加浪涌保护装置（SPD）以及防雷监控系统，将被动防雷升级为可视化、主动智能防雷网络，提升了防雷系统的安全性与整体信息化程度，实现了闭环安全控制。表1 SCB、SPD分级配置表SCB型号选择SPD型号选择保护级别标称放电电流In/kA最大放电电流Imax/kA电压保护水平Up/kV组合方式适用场合应用电网系统GP-BP/120/4P Y GPU1-BC100/440/4P YT1limp：25（10/350s）2.54P3P+N低压总配电交流系统230400VGP-BP/100/4P YGPU1-C100/385/4P Y501002.5低压总配电GP-BP/80/4P YGPU1-C80/385/4P YT240802.2楼层配电（室内）或重要设备-电源侧GP-BP/60/4P YGPU1-C60/385/4P Y30602.0楼层配电（室内）或重要设备-电源侧GP-BP/40/4P YGPU1-C40/385/4P Y20401.6GP-BP/20/4P YGPU1-C20/385/4P YT310201.2照明设备和机房配电GP-BP/40/2P YGPU1-ZH220 YT220401.22P直流电源配电直流系统GPU1-ZH24 Y10200.4 注：保护级别T1为第一级雷电防护，采用I类试验：10/350s，电压保护水平Up2.5kV，冲击电流Iimp=25kA。表2 雷击环境检测器配置表雷击环境检测器选择类型安装方式配置功能应用场合GPC1-AP-A提升型壁挂式三相电压采集、劣化（开关量）采集、雷击计数、峰值（能量）、极性、发生时间和SPD全生命周期、漏电流、接地状态、温湿度监测关键站点重要SPD全要素信息监测GPC1-AP-B全功能型35mm导轨安装三相电压采集、劣化（开关量）采集、雷击计数、峰值（能量）、发生时间和SPD全生命周期、漏电流、温湿度监测、本地显示重要SPD参数、状态监测GPC1-AP-C基本型劣化（开关量）采集、雷击计数、温湿度监测、本地显示常规SPD状态监测ANZHUANG2023年第6期40机 电 安 装 Electromechanical Installation图4 数据采集器组网方式图图5 接地电阻图图6 雷电峰值检测器详图罗氏 线圈雷电 峰值检测 器RS485D C 12 V电脑参考文献：1贾计勋，王东，吴耀华.主题乐园建筑金属屋面的防雷设计与施工J.智能建筑电气技术，2021，15（3）：136-138.2李森.新郑机场T2航站楼直立锁边金属屋面接闪性能研究C.第35届中国气象学会年会S19雷电物理和防雷新技术第十六届防雷减灾论坛，合肥：中国气象学会，2018：184-189.3崔革，李潇.大面积金属屋面防雷施工实践与思考J.建筑电气，2012，31（1）：4648.4建筑物防雷设计规范：GB50057-2010S.GPC1-SC/8数据采集器1#SPD电源防雷器2#SPD电源防雷器3#SPD电源防雷器4#SPD电源防雷器5#SPD电源防雷器6#SPD电源防雷器7#SPD电源防雷器8#SPD电源防雷器单口通讯服务器接入上位机（平台）通 讯 电 缆AC220V电源接入接地电阻智能监测箱510m510mC辅助接地点P辅助接地点E辅助接地点可 扩 展 多 类 型 通 讯 网 络（GPRS、无 线、RS-485）TCP/IP显 示 平 台工 控 机